(57)【要約】  【課題】  機構および回路を複雑とせずに、合焦度の高い被写体画像を撮像できるカメラ装置を提供する。  【解決手段】  虹彩撮像カメラ装置１は、虹彩への合焦度特性が異なる第１および第２の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像を取得する虹彩画像取得装置１０と、被写体距離判定部６３にて第１および第２の撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて、虹彩までの距離を判定する虹彩認証装置６０を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体への合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された被写体画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の撮像モードで撮像された被写体画像の合焦度の相違に基づいて、前記被写体までの距離を判定する距離判定手段と、
を備えたことを特徴とするカメラ装置。
【請求項２】
前記被写体が位置する領域に共通光軸を有すると共に、前記共通光軸から分岐した複数の分岐光軸を有し、前記複数の分岐光軸のそれぞれの分岐光路ごとに前記共通軸上で互いに異なる複数の合焦範囲を有する撮像光学手段を備え、
前記複数の撮像モードは、前記複数の分岐光路を通して被写体像を結像させて、前記被写体画像を撮像する撮像モードであることを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３】
虹彩への合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された虹彩画像を取得する虹彩画像取得手段と、
前記複数の撮像モードで取得された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて、前記複数の撮像モードの各々の前記合焦度特性に対応する複数の合焦範囲の少なくとも１つの中に前記虹彩が入るように被撮像者を誘導する誘導手段と、
を備えたことを特徴とする虹彩撮像カメラ装置。
【請求項４】
前記複数の合焦範囲は、隣接して前後に異なっており、
前記誘導手段は、前記虹彩が前記複数の合焦範囲のいずれにも入っていない場所であって、本装置から手前側の合焦範囲に対応する撮像モードにて撮像された第１の虹彩画像の合焦度が奥側の合焦範囲に対応する撮像モードにて撮像された第２の虹彩画像の合焦度よりも高いときには、被撮像者を遠ざけるように誘導し、前記第２の虹彩画像の合焦度が前記第１の虹彩画像の合焦度よりも高いにときには、被撮像者を近づけるように誘導することを特徴とする請求項３に記載の虹彩撮像カメラ装置。
【請求項５】
前記誘導手段は、表示および音声の少なくとも一方により前記被撮像者を誘導することを特徴とする請求項３または４に記載の虹彩撮像カメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合焦度の高い被写体画像を撮像するためのカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人の虹彩の画像を用いて認証を行う虹彩撮像カメラ装置が知られている。この虹彩撮像カメラ装置では、虹彩画像取得装置にて虹彩画像を撮像し、予め登録されている虹彩画像と照合することにより、虹彩の認証を行う。このように、虹彩撮像カメラ装置では、虹彩画像を用いて認証を行うので、虹彩画像は合焦度の高い鮮明な画像であることが望まれる。そして、合焦度の高い被写体像を撮像するためには、カメラ装置の合焦位置と被写体の位置を一致させる必要がある。
【０００３】
従来の一般的なカメラ装置では、ユーザによるカメラ装置の操作によらずに自動的に合焦度の高い被写体像を得るために、オートフォーカス機能を備え、自動的に焦点合わせを行うことにより、合焦度の高い画像を得ている。虹彩撮像カメラ装置が、このオートフォーカス機能を備えることで、被撮像者の虹彩にピントが合った鮮明な虹彩画像を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、オートフォーカス機能を用いずに合焦度の高い虹彩画像を撮像する虹彩撮像カメラ装置として、被撮像者までの距離を測定すると共に、合焦位置までの距離と被撮像者までの距離との相違に基づいて、虹彩が合焦位置に位置するように被撮像者を誘導する誘導ガイダンス機能を備えた虹彩撮像カメラ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９４８６５号公報（第３−４頁、第９図）
【特許文献２】特開２００３−１４１５１７号公報（第５−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、オートフォーカス機能を備えた従来の虹彩撮像カメラ装置では、オートフォーカスのためのレンズ駆動機構および制御回路が必要であり、装置の機構および回路が複雑になるという問題があった。また、誘導ガイダンス機能を備えた従来の虹彩撮像カメラ装置でも、被撮像者を誘導するために、被撮像者までの距離を測定する測距センサが必要であり、上記と同様に回路が複雑になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであって、機構および回路を複雑とせずに、合焦度の高い被写体画像を撮像できるカメラ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のカメラ装置は、被写体への合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された被写体画像を取得する画像取得手段と、前記複数の撮像モードで撮像された被写体画像の合焦度の相違に基づいて、前記被写体までの距離を判定する距離判定手段とを備えている。
【０００９】
この構成により、合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された被写体画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、判定された距離を用いて合焦度の高い被写体画像を撮像できる。
【００１０】
また、本発明のカメラ装置は、前記被写体が位置する領域に共通光軸を有すると共に、前記共通光軸から分岐した複数の分岐光軸を有し、前記複数の分岐光軸のそれぞれの分岐光路ごとに前記共通軸上で互いに異なる複数の合焦範囲を有する撮像光学手段を備えている。そして、前記複数の撮像モードは、前記複数の分岐光路を通して被写体像を結像させて、前記被写体画像を撮像する撮像モードである。
【００１１】
この構成により、撮像光学手段が共通光軸上で互いに異なる合焦範囲を有しているので、被写体が複数の合焦範囲のいずれかに位置すればピントの合った被写体画像が得られ、被写体までの距離が広い範囲でピントの合った被写体画像が得られる。
【００１２】
また、本発明の虹彩撮像カメラ装置は、虹彩への合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された虹彩画像を取得する虹彩画像取得手段と、前記複数の撮像モードで取得された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて、前記複数の撮像モードの各々の前記合焦度特性に対応する複数の合焦範囲の少なくとも１つの中に前記虹彩が入るように被撮像者を誘導する誘導手段とを備えている。
【００１３】
この構成により、虹彩への合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された複数の虹彩画像の合焦度の相違に基づいて、複数の合焦範囲の少なくとも１つの中に入るように被撮像者を誘導するので、合焦度の高い虹彩画像が得られる。
【００１４】
さらに、本発明の虹彩撮像カメラ装置では、前記複数の合焦範囲は、隣接して前後に異なっている。そして、前記誘導手段は、前記虹彩が前記複数の合焦範囲のいずれにも入っていない場所であって、本装置から手前側の合焦範囲に対応する撮像モードにて撮像された第１の虹彩画像の合焦度が奥側の合焦範囲に対応する撮像モードにて撮像された第２の虹彩画像の合焦度よりも高いときには、被撮像者を遠ざけるように誘導し、前記第２の虹彩画像の合焦度が前記第１の虹彩画像の合焦度よりも高いにときには、被撮像者を近づけるように誘導する。
【００１５】
この構成により、複数の撮像モードで撮像された複数の虹彩画像の合焦度の相違に基づいて、被撮像者を遠ざけまたは近づけるように誘導し、複数の合焦範囲の少なくとも１つの中に入るように被撮像者を誘導できる。なお、隣接して前後に異なった複数の合焦範囲は、互いに重なっていても、重なっていなくてもよい。
【００１６】
さらに、本発明の虹彩撮像カメラ装置では、前記誘導手段は、表示および音声の少なくとも一方により前記被撮像者を誘導する。
【００１７】
この構成により、表示および音声の少なくとも一方の誘導ガイダンスにより被撮像者を誘導できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、合焦度特性が異なる複数の撮像モードの各々で撮像された被写体画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、判定された距離を用いて合焦度の高い被写体画像を撮像できるという効果を有するカメラ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置について、図面を用いて説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置を図１に示す。図１において、虹彩撮像カメラ装置１は、虹彩画像取得装置１０および虹彩認証装置６０を備えている。そして、虹彩画像取得装置１０は、撮像光学系１１、撮像素子１２、画像処理部１３、遮光板１４、１５および切替部１６を備えている。
【００２１】
撮像光学系１１は、２つのハーフミラー１１１、１１２、２つのミラー１１３、１１４およびレンズ群１１５からなる。レンズ群１１５は、各レンズが固定された単焦点のレンズ群であり、深さの合焦範囲を持っている。ハーフミラー１１１、１１２は、レンズ群１１５の光軸の延長線上に配置されている。ハーフミラー１１１は、被写体側からの入射光の一部を下方に反射させる向きに保持されており、ハーフミラー１１２は、下方からの入射光の一部をレンズ群１１５の方向に反射させる向きに保持されている。
【００２２】
ミラー１１３は、ハーフミラー１１１からの反射光が入射する位置、すなわちハーフミラー１１１の下方に配置され、ハーフミラー１１１からの反射光をレンズ群１１５の光軸と平行な方向に反射する向きに保持されている。ミラー１１４は、ハーフミラー１１１およびミラー１１３を反射した光が入射する位置、すなわち、ミラー１１３と同じ高さに配置され、ミラー１１３からの反射光を上方に反射させる向きに保持されている。
【００２３】
上記の構成により、撮像光学系１１では、ハーフミラー１１１、ハーフミラー１１２およびレンズ群１１５によって第１の分岐光学系が構成されており、ハーフミラー１１１、ミラー１１３、ミラー１１４、ハーフミラー１１２およびレンズ群１１５によって第２の分岐光学系が構成されている。以下では、第１および第２の分岐光学系の光軸を第１および第２の分岐光軸といい、第１および第２の分岐光軸に沿う光路を第１および第２の分岐光路という。
【００２４】
撮像光学系１１は、被写体が存在する領域、すなわち虹彩画像取得装置１０の外部に共通光軸を有しており、この共通光軸は、分岐点であるハーフミラー１１１で第１および第２の分岐光軸に分岐している。そして、第１および第２の分岐光軸は合流点であるハーフミラー１１２で合流している。
【００２５】
第１の分岐光学系は、共通光軸上に位置する虹彩からの光が、ハーフミラー１１１、ハーフミラー１１２およびレンズ群１１５を通って撮像素子２２に到る第１の分岐光路を通るように構成されている。また、第２の分岐光学系は、共通光軸上に位置する虹彩からの光が、ハーフミラー１１１、ミラー１１３、ミラー１１４、ハーフミラー１１２およびレンズ群１１５を通って撮像素子１２に到る第２の分岐光路を通るように構成されている。第１の分岐光路と第２の分岐光路とを比較すると、第２の分岐光路は、ハーフミラー１１１とミラー１１３との間の距離およびミラー１１４とハーフミラー１１２との間の距離だけ、第１の分岐光路よりも長くなっている。
【００２６】
撮像素子１２は、投影された虹彩像を光電変換して電気信号を出力する固体撮像素子である。画像処理部１３は、撮像素子１２から出力される電気信号に対してＡ／Ｄ変換等の処理を行い、虹彩像の画像データを生成する機能を有している。
【００２７】
遮蔽板１４は、第１の分岐光軸上に配置されており、遮蔽板１５は、第２の分岐光軸上に配置されている。遮蔽板１４、１５は、図示しない駆動機構によって駆動され、分岐光路を遮断する位置（遮断位置）および分岐光路を遮断しない位置（退避位置）の間を移動する。切替部１６は、後述する虹彩認証装置６０の切替制御部６５からの切替制御信号に基づいて、遮蔽板１４、１５の移動を制御する機能を有している。切替部１６は、遮蔽板１４、１５の一方が遮断位置にある場合に、他方が退避位置になるように、すなわち、一方の遮蔽板のみが分岐光路を遮断するように、両遮蔽板の移動を制御する。
【００２８】
上記のように構成された虹彩画像取得装置１０は、第１および第２の撮像モードを有しており、それぞれの撮像モードで被写体である虹彩を撮像する。すなわち、遮蔽板１４が退避位置に位置すると共に、遮蔽板１５が遮断位置に位置し、虹彩からの光が第１の分岐光路を通って、撮像素子１２にて虹彩像が結像される状態が、第１の撮像モードである。そして、遮蔽板１４が遮断位置に位置すると共に、遮蔽板１５が退避位置に位置し、虹彩からの光が第２の分岐光路を通って、撮像素子１２にて虹彩像が結像される状態が第２の撮像モードである。本実施の形態では、切替部１６による遮蔽板１４、１５の移動によって、第１の撮像モードと第２の撮像モードが選択的に切り替えられる。
【００２９】
図２は、第１および第２の撮像モードにおける、被写体である虹彩までの距離に応じた合焦度特性を示す図である。図２において、横軸は虹彩画像取得装置１０から被写体である虹彩までの距離であり、縦軸はそれぞれの撮像モードで撮像される虹彩画像の合焦度である。上記のように、第１の分岐光学系と第２の分岐光学系は、レンズ群１１５を共有しているので、両分岐光学系の合焦度特性は、略同じ形状になる。そして、上記のように、第１の分岐光路と第２の分岐光路とは、その長さが異なっているので、第１の撮像モードの合焦度特性と第２の撮像モードの合焦度特性とは、虹彩画像取得装置１０の外部の共通光軸上で、第１の分岐光路と第２の分岐光路との長さの差分だけずれている。すなわち、虹彩画像取得装置１０は、虹彩画像取得装置１０から被写体までの距離に応じた合焦度特性として、第１および第２の撮像モードごとに、略同一形状で互いにずれた合焦度特性を有している。
【００３０】
第１および第２の撮像モードの合焦度特性にて、合焦度が最大となる点を含む所定の広さの範囲が合焦範囲となる。本実施の形態では、第１および第２の分岐光路の差分が、各撮像モードの合焦範囲の大きさよりも小さくなるように、撮像光学系１１が構成されている。これにより、図２に示されるように、第１の撮像モードの合焦範囲７と第２の撮像モードの合焦範囲８とは、一部が重複した状態で隣接しており、両合焦範囲を合わせた拡大合焦範囲９が形成されている。したがって、虹彩画像取得装置１０では、虹彩がこの拡大合焦範囲９内にあれば、第１および第２のいずれかの撮像モードでピントの合った鮮明な虹彩画像が得られる。
【００３１】
また、本実施の形態では、合焦範囲の深さは、その範囲内にある虹彩の像が虹彩認証に適した所定の大きさになるように設定されている。すなわち、レンズ群１１５は、虹彩が合焦範囲７の最遠端にあるときに、第１の撮像モードで得られる虹彩像の大きさが、虹彩認証をするために必要な最小の大きさになり、かつ、虹彩が合焦範囲７の最近端にあるときに、第１の撮像モードで得られる虹彩像の大きさが、虹彩認証をするために許容される最大の大きさになるように、設計される。そして、第１の分岐光学系と第２の分岐光学系は、レンズ群１１５を共有しているので、第１の撮像モードの合焦範囲７が上記の条件を満たすときは、第２の撮像モードの合焦範囲８も上記の条件を満たすことになる。
【００３２】
図１に戻って、本実施の形態の虹彩認証装置６０は、画像キャプチャ部６１、合焦判定部６２、被写体距離判定部６３、誘導ガイダンス部６４、切替制御部６５、虹彩認証処理部６７、虹彩データベース６８および認証結果出力部６９を備えている。画像キャプチャ部６１は、虹彩画像取得装置１０にて撮像された虹彩像の画像データを虹彩認証用の画像データとして取り込み、合焦判定部６２および虹彩認証処理部６７に出力する機能を有している。
【００３３】
合焦判定部６２は、画像キャプチャ部６１から出力された画像データの合焦度を算出して、被写体距離判定部６３に出力する機能を有している。合焦判定部６２は、画像データをフーリエ変換によって空間周波数に変換し、その所定のスペクトル成分の積分値を合焦度として算出する。合焦度判定部６２は、さらに、算出された合焦度と予め記憶されているしきい値とを比較することにより合焦判定を行い、判定結果を被写体距離判定部６３、虹彩認証処理部６７および切替制御部６５に出力する機能を有している。このしきい値は、図２に示される合焦範囲７、８に対応して設定されている。
【００３４】
被写体距離判定部６３は、合焦判定部６２から、第１および第２の撮像モードでそれぞれ撮像された虹彩像の画像データの合焦度を受け、これらの合焦度の相違に基づいて被写体である虹彩までの距離を判定する機能を有している。
【００３５】
図２を参照して、被写体距離判定部８３にて虹彩までの距離を判定する構成を説明する。既に説明したように、第１の撮像モードの合焦度特性と第２の撮像モードの合焦度特性とは、略同一形状で互いにずれている。したがって、被写体が両合焦度特性が交わる距離Ｌ４よりも遠い距離にあるときには、第１の撮像モードで得られる画像の方が、第２の撮像モードで得られる画像よりも合焦度が高くなる。また、被写体が距離Ｌ３よりも近い位置にあるときには、逆に、第２の撮像モードで得られる画像の方が、第１の撮像モードで得られる画像よりも合焦度が高くなる。
【００３６】
ここで、両合焦度特性が交わる位置（距離Ｌ４の位置）は、両合焦度特性にて合焦度がピークになるそれぞれの位置（距離Ｌ３の位置および距離Ｌ５の位置）の中心であり、この位置は拡大合焦範囲９の中心である。したがって、両撮像モードにて得られた画像の合焦度を比較して、いずれの合焦度が高いかを判断することにより、被写体が、拡大合焦範囲９の中心よりも手前側にあるか、奥側にあるかを判定できる。
【００３７】
また、被写体距離判定部６３が、図２に示す第１および第２の撮像モードの合焦度特性を記憶していれば、第１の撮像モードで得られた画像の合焦度と第２の撮像モードで得られた画像の合焦度に基づいて、被写体である虹彩までの具体的な距離を求めることができる。
【００３８】
例えば、第１の撮像モードで取得された画像の合焦度がａ２であるとき、虹彩までの距離は、Ｌ２またはＬ７である。そして、虹彩までの距離がＬ２であるときは、第２の撮像モードで取得された画像である下部虹彩画像の合焦度は、上部虹彩画像の合焦度より高いａ３になる。また、虹彩までの距離がＬ７であるときは、下部虹彩画像の合焦度は、上部虹彩画像の合焦度より低いａ１になる。このように、上部虹彩画像の合焦度と下部虹彩画像の合焦度の相違に基づいて、虹彩までの距離がＬ２であるかＬ７であるかが判る。
【００３９】
被写体距離判定部６３は、上部虹彩画像の合焦度がａ２であり、かつ、下部虹彩画像の合焦度がａ３であるときは、記憶されている合焦度特性に基づいて、虹彩までの距離はＬ２であると判定でき、上部虹彩画像の合焦度がａ２であり、かつ、下部虹彩画像の合焦度がａ１であるときは、虹彩までの距離はＬ７であると判定できる。このように、被写体距離判定部６３は、第１の撮像モードと第２の撮像モードのそれぞれの合焦度特性と、各撮像モードで撮像された画像の合焦度に基づいて虹彩までの距離を判定できる。
【００４０】
被写体距離判定部６３は、さらに、虹彩までの距離の判定結果と合焦判定部６２から出力された合焦度に基づいて、被撮像者を近づけるように誘導するための信号（近づけ誘導信号）、被撮像者を遠ざけるように誘導するための信号（遠ざけ誘導信号）、虹彩の位置が適切であることを示す信号（誘導不要信号）または判定結果が不明であることを示す信号（判定不能信号）を誘導ガイダンス部６４に出力する機能を有している。
【００４１】
被写体距離判定部６３は、合焦判定部６２からの合焦判定の結果にて、いずれの撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度もしきい値より低いことが示されているとき、すなわち、虹彩が拡大合焦範囲９内にないと判定されたときは、虹彩が拡大合焦範囲９よりも手前側にあるか、奥側にあるかを判定し、近づけ誘導信号または遠ざけ誘導信号を出力する。
【００４２】
具体的には、被写体距離判定部６３は、いずれの撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度もしきい値より低く、かつ、第１の撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度が、第２の撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度よりも高いときには、拡大合焦範囲９外であって、拡大合焦範囲９の中心Ｌ４よりも遠い位置、すなわち、拡大合焦範囲の最遠端Ｌ６よりも遠くに虹彩が位置していると判定する。そして、この場合には、被写体距離判定部６３は、近づき誘導信号を出力する。また、いずれの撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度もしきい値よりも低く、かつ、第１の撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度が、第２の撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度よりも低いときには、拡大合焦範囲９外であって、拡大合焦範囲９の中心Ｌ４よりも近い位置、すなわち、拡大合焦範囲９の最近端Ｌ１よりも近くに虹彩が位置していると判定する。そして、この場合には、被写体距離判定部６３は、遠ざけ誘導信号を出力する。
【００４３】
また、被写体距離判定部６３は、合焦判定部６２での合焦判定の結果にて、いずれかの撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度がしきい値より高いことが示されているとき、すなわち、虹彩が拡大合焦範囲９内にあると判定されたときは、誘導不要信号を出力する。また、被写体までの距離が不明であるときは、被写体距離判定部６３は、判定不能信号を出力する。
【００４４】
図３は、誘導ガイダンス部６４の構成を示す図である。誘導ガイダンス部６４は、表示部６４１および音声出力部６４２を備えている。表示部６４１は、被撮像者に対して虹彩画像取得装置１０に近づくように誘導するための近づけ誘導ランプ６４３、被撮像者に対して虹彩画像取得装置１０から遠ざかるように誘導するための遠ざけ誘導ランプ６４４、虹彩の距離が適切であることを示す良好ランプ６４５を含んでいる。
【００４５】
誘導ガイダンス部６４は、被写体距離判定部６３より出力された近づけ誘導信号、遠ざけ誘導信号および誘導不要信号に対応して、近づけ誘導ランプ６４３、遠ざけ誘導ランプ６４４および良好ランプ６４５を点灯する機能を有している。誘導ガイダンス６４は、被写体距離判定部６３より判定不能信号を受けたときは、いずれのランプも点灯させない。
【００４６】
また、誘導ガイダンス部６４には、近づけ誘導信号、遠ざけ誘導信号および誘導不要信号に対応して、被撮像者に対して虹彩画像取得装置１０に近づくように誘導するための音声案内、被撮像者に対して虹彩画像取得装置１０から遠ざかるように誘導するための音声案内および虹彩の位置が適切であることを示す音声案内が記憶されている。そして、誘導ガイダンス部６４は、被写体距離判定部６３から近づけ誘導信号、遠ざけ誘導信号または誘導不要信号を受け、それらに対応する音声案内を音声出力部６４２から出力する機能を有している。誘導ガイダンス６４は、被写体距離判定部６３より判定不能信号を受けたときは、いずれの音声案内も出力しない。
【００４７】
図１に戻って、切替制御部６５は、合焦判定部６２から出力された合焦判定の結果にて、虹彩画像の合焦度がしきい値よりも低いことを示していると、その判定結果に基づいて、遮蔽板１４、１５を移動させるための切替制御信号を出力する機能を有している。
【００４８】
虹彩データベース６８には、登録者の虹彩画像が格納されている。虹彩認証処理部６７は、合焦判定部６２から出力された合焦判定の結果に基づいて、合焦度がしきい値よりも高い虹彩画像を虹彩認証用の画像データとして画像キャプチャ６１から取り込んで虹彩認証を行い、認証結果を認証結果出力部６９に出力する機能を有している。虹彩認証処理部６７は、画像データに含まれる虹彩部分を抽出して、虹彩データベース６８に格納されている虹彩画像と照合することにより虹彩の認証を行う。
【００４９】
認証結果出力部６９は、虹彩認証処理部６７より出力された認証結果に基づいて、認証結果信号（認証成功信号または認証不成功信号）を出力する。この認証結果信号は、虹彩撮像カメラ装置１が例えば入退室管理システムに用いられる場合には、ドアの鍵を解錠または施錠する制御信号となる。また、虹彩認証装置６０にモニタ等の報知装置をつけて、被認証者に認証結果を通知する場合には、認証結果信号は認証結果の報知信号として用いられる。
【００５０】
なお、上記の虹彩カメラ装置１にて、虹彩画像取得装置１０と虹彩認証装置６０は一体的に構成されてもよいし、別体として構成されてもよい。両装置が別体として構成されるとき、虹彩認証装置６０は、汎用コンピュータにソフトウェアをインストールすることによって構成されてもよい。
【００５１】
以上のように構成された虹彩撮像カメラ装置１について、図４を用いてその動作を説明する。まず、切替部１６により遮蔽板１４を退避位置に位置させると共に遮蔽板１５を遮断位置に位置させて、虹彩画像取得装置１０を第１の撮像モードに設定する（ステップＳ４１）。虹彩画像取得装置１０は、第１の撮像モードで虹彩を撮像し、画像処理部１３にて画像データを生成する。
【００５２】
次に、虹彩認証装置６０の画像キャプチャ部６１は、第１の撮像モードで撮像された虹彩像の画像データ（第１の画像データ）を画像処理部１３から取り込んで、合焦判定部６２に出力する（ステップＳ４２）。合焦判定部６２は、この虹彩画像の合焦度を算出し、合焦判定を行う（ステップＳ４３）。このとき、合焦判定部６２は、算出された合焦度を被写体距離判定部６３に出力し、合焦判定の結果を被写体距離判定部６３および虹彩認証処理部６７に出力する。そして、合焦判定部６２での合焦判定の結果、合焦度がしきい値より高い、すなわち虹彩が第１の撮像モードの合焦範囲内にあるか否かを判断し（ステップＳ４４）、合焦度がしきい値より高いとき、すなわち、第１の撮像モードにてピントの合った虹彩画像が得られたときは（ステップＳ４４にてＹＥＳ）、虹彩認証処理部６７は画像キャプチャ部６１からこの第１の画像データを取り込んで、認証処理を行う（ステップＳ４５）。
【００５３】
合焦判定部６２での合焦判定の結果、合焦度がしきい値より低いと判定されたとき、すなわち、第１の撮像モードにてピントの合った虹彩画像が得られなかったときは（ステップＳ４４にてＮＯ）、合焦判定部６２は、その結果を切替制御部６５に出力する。そして、切替制御部６５は、この判定結果に基づいて、虹彩画像取得装置１０の切替部１６に切替制御信号を出力する。切替部１６は切替制御信号に基づいて遮蔽板１４、１５を移動させて、虹彩画像取得装置１０の撮像モードを第２の撮像モードに切り替える（ステップＳ４６）。そして、虹彩画像取得装置１０は、第２の撮像モードで虹彩を撮像し、画像処理部１３にて画像データを生成する。またこのとき、合焦判定部６２から被写体距離判定部６３に合焦度および合焦判定の結果を出力する。
【００５４】
画像キャプチャ部６１は、第２の撮像モードで撮像された虹彩像の画像データ（第２の画像データ）を画像処理部１３から取り込んで、合焦判定部６２に出力する（ステップＳ４７）。合焦判定部６２は、この虹彩画像の合焦度を算出し、合焦判定を行う（ステップＳ４８）。このとき、合焦判定部６２は、算出された合焦度を被写体距離判定部６３に出力し、合焦判定の結果を被写体距離判定部６３および虹彩認証処理部６７に出力する。そして、合焦判定部６２での合焦判定の結果、合焦度がしきい値より高い、すなわち虹彩が第２の撮像モードの合焦範囲内にあるか否かを判断し（ステップＳ４９）、合焦度がしきい値より高いと判定されたとき、すなわち、第２の撮像モードにてピントの合った虹彩画像が得られたときは（ステップＳ４９にてＹＥＳ）、証処理部６７は画像キャプチャ部６１から画像データを取り込んで、認証処理を行う（ステップＳ４５）。
【００５５】
第１の画像データおよび第２の画像データのいずれもがしきい値より低いとき、すなわち、虹彩が拡大合焦範囲内にないときは（ステップＳ４９でＮＯ）、被写体距離判定部６３は、虹彩までの距離を判定し（ステップＳ５０）、判定された被写体までの距離が、拡大合焦範囲の最遠端より遠いか、あるいは拡大合焦範囲の最近端よりも近いかを判断する（ステップＳ５１）。
【００５６】
被写体距離判定部６３は、虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最近端より近いときは（ステップＳ５１にてＮＯ）、誘導ガイダンス部６４に遠ざけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部６４は、遠ざけ誘導信号に基づいて、遠ざけ誘導ランプ６４４を点灯させて、音声出力部６４２より被撮像者に対して虹彩画像取得装置１０から遠ざかるように誘導するための音声案内を出力する（ステップＳ５２）。
【００５７】
虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最遠端より遠いときは（ステップＳ５１にてＹＥＳ）、被写体距離判定部６３は、誘導ガイダンス部６４に近づけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部６４は、近づけ誘導信号に基づいて、近づけ誘導ランプ６４３を点灯させて、音声出力部６４２より被撮像者に対して虹彩画像取得装置１０に近づくように誘導するための音声案内を出力する（ステップＳ５３）。
【００５８】
ステップＳ５２またはステップＳ５３の次に、処理の開始から所定の制限時間が経過したかを判断する（ステップＳ５４）。そして、制限時間を未だ経過していない場合には（ステップＳ５４にてＮＯ）、ステップＳ４１に戻り、制限時間が経過したときには（ステップＳ５４にてＹＥＳ）、認証処理が行われずに処理が終了する。
【００５９】
このような本発明の第１の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置１によれば、合焦度特性が異なる第１および第２の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、この判定された距離に基づいて、被撮像者を適切な位置に誘導し、合焦度の高い虹彩像を得ることができる。
【００６０】
また、虹彩画像取得装置１０は、共通光軸上で互いにずれた合焦範囲を有しており、複数の合焦範囲のいずれかに被写体である虹彩が位置すれば焦点の合った虹彩像が得られるので、オートフォーカス機能を備えない簡単な構成で、虹彩までの距離が広い範囲でピントの合った虹彩像が得られる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置２を図５に示す。本実施の形態の虹彩撮像カメラ装置２は、第１の実施の形態の変形例であって、虹彩画像取得装置２０は、第１の実施の形態のハーフミラー１１２の代わりに回動ミラー２１６を備えている。虹彩認証装置６０の構成は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００６２】
虹彩画像取得装置２０は、さらに、回動ミラー２１６が固定された支軸２７および支軸２７を回動させるモータ２８を備えている。そして、虹彩画像取得装置２０では、ハーフミラー２１１およびレンズ群２１５によって第１の分岐光学系が構成され、ハーフミラー２１１、ミラー２１３、ミラー２１４、回動ミラー２１６およびレンズ群２１５によって第２の分岐光学系が構成される。回動ミラー２１６は、第１および第２の分岐光軸の合流点付近に設けられている。回動ミラー２１６は、回動による角度の変更によって、第１の分岐光路または第２の分岐光路を選択的に有効化する。
【００６３】
図５は、回動ミラー２１６によって第１の分岐光学系による第１の分岐光路が有効化されている状態を示している。この状態では、回動ミラー２１６は、第１の分岐光路を遮断しない位置に退避させられているので、虹彩からの光は、第１の分岐光路、すなわちハーフミラー２１１およびレンズ群２１５を通過して、撮像素子２２に投射される。そして、第２の分岐光路を進行してきた光は、回動ミラー２１６の反射面によって、レンズ群２１５に向かう方向とは異なる方向に反射する。したがって、この光がレンズ群２１５を通って撮像素子２２に達することはない。
【００６４】
図６は、第２の分岐光路が有効化された状態を示す図である。この状態では、虹彩からの光は、第２の分岐光路、すなわちハーフミラー２１１、ミラー２１３、ミラー２１４を反射して第１および第２の分岐光軸の合流点で回動ミラー２１６の反射面で反射して、レンズ群２１５に入射し、撮像素子２２に投射される。そして、第１の分岐光路を進行してきた光は、回動ミラー２１６の背面で遮られ、レンズ群２１５に入射することはない。
【００６５】
このように、回動ミラー２１６は、第１の分岐光路を有効化する角度（第１光路有効化角度）および第２の分岐光路を有効化する角度（第２光路有効化角度）の間で回動する。そして、虹彩画像取得装置２０では、回動ミラー２１６が第１光路有効化角度にあるときに、第１の撮像モードとなり、回動ミラー２１６が第２光路有効化角度にあるときに、第２の撮像モードとなる。回動ミラー２１６の回動動作は、切替部２６がモータ２８を制御することにより行われる。切替部２６は、虹彩認証装置６０の切替制御部６５からの切替制御信号を受けて、この切替制御信号に基づいてモータ２８を制御する。
【００６６】
本実施の形態でも、第１の撮像モードと第２の撮像モードとでは、被写体である虹彩までの距離に応じた合焦度特性がずれており、虹彩画像取得装置２０は、虹彩までの距離に応じた合焦度特性が異なる複数の撮像モードを有している。
【００６７】
なお、虹彩画像取得装置２０において、第２の撮像モード、すなわち図６に示されるように回動ミラー２１６が第２光路有効化角度にあるときに、回動ミラー２１６の角度をわずかに変更して複数回の撮像を行ってもよい。これにより、上下にずれた範囲を撮像でき、虹彩撮像が可能な範囲を上下方向に拡大できる。
【００６８】
以上のように構成された虹彩撮像カメラ装置２は、第１の実施の形態と同様に動作する。ただし、ステップＳ４１での第１の撮像モードの設定およびステップＳ４６での第２の撮像モードの設定は、切替部２６によるモータ２８の駆動によって行われる。すなわち、切替部２６がモータ２８を駆動して、回動ミラー２１６が第１光路有効化角度に設定されることで、第１の撮像モードが設定され、回動ミラー２１６が第２光路有効化角度に設定されることで、第２の撮像モードが設定される。
【００６９】
このような本発明の第２の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置２によれば、合焦度特性が異なる第１および第２の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、この判定された距離に基づいて、被撮像者を適切な位置に誘導し、合焦度の高い虹彩像を得ることができる。
【００７０】
また、虹彩画像取得装置２０は、共通光軸上で互いにずれた合焦範囲を有しており、複数の合焦範囲のいずれかに被写体である虹彩が位置すれば焦点の合った虹彩像が得られるので、オートフォーカス機能を備えない簡単な構成で、虹彩までの距離が広い範囲でピントの合った虹彩像が得られる。
【００７１】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置を図７に示す。本実施の形態の虹彩画像取得装置３０は、撮像光学系３１、第１の撮像素子３２１、第２の撮像素子３２２、第１の画像処理部３３１および第２の画像処理部３３２を備えている。
【００７２】
撮像光学系３１は、ハーフミラー３１１、ミラー３１２、第１のレンズ群３１３および第２のレンズ群３１４からなる。ハーフミラー３１１は、第１のレンズ群３１３の光軸の延長線上に配置されており、被写体側からの入射光の一部を上方に反射させる向きに保持されている。ミラー３１２は、第２のレンズ群３１４の光軸の延長線上であって、かつハーフミラー３１１の上方の位置に配置されており、ハーフミラー３１１からの反射光を第２のレンズ群３１４に向けて反射する向きに保持されている。
【００７３】
ハーフミラー３１１、ミラー３１２、第１のレンズ群３１３および第２のレンズ群３１４は、ハーフミラー３１１と第１のレンズ群３１３との間の距離およびミラー３１２と第２のレンズ群３１４との間の距離が等しくなるように配置されている。第１のレンズ群３１３と第２のレンズ群３１４は、互いに同じ構成である。
【００７４】
第１の撮像素子３２１および第２の撮像素子３２２は、投影された虹彩像を光電変換して電気信号を出力する固体撮像素子である。第１の画像処理部３３１および第２の画像処理部３３２は、それぞれ第１の撮像素子３２１および第２の撮像素子３２２から出力される電気信号にＡ／Ｄ変換等の処理をして、画像データを生成する機能を有する。
【００７５】
本実施の形態では、ハーフミラー３１１および第１のレンズ群３１３によって第１の分岐光学系が構成され、ハーフミラー３１１、ミラー３１２および第２のレンズ群３１４によって第２の分岐光学系が構成されている。そして、ハーフミラー３１１の位置が両分岐光学系の光軸の分岐点となる。撮像光学系３１は、虹彩画像取得装置３０の外部に共通光軸を有している。
【００７６】
第１の分岐光学系は、共通光軸上に位置する虹彩からの光が、ハーフミラー３１１および第１のレンズ群３１３を通って、第１の撮像素子３２１に到る第１の分岐光路を通るように構成されている。また、第２の分岐光学系は、共通光軸上に位置する虹彩からの光が、ハーフミラー３１１、ミラー３１２および第２のレンズ群３１４を通って、第２の撮像素子３２２に到る第２の分岐光路を通るように構成されている。第１の分岐光路と第２の分岐光路とを比較すると、第２の分岐光路は、ハーフミラー３１１とミラー３１２との間の距離だけ、第１の分岐光路よりも長くなっている。
【００７７】
虹彩画像取得装置３０も、第１の実施の形態と同様に、第１および第２の撮像モードを有しており、各撮像モードで虹彩の像を撮像する。すなわち、第１の分岐光学系によって第１の撮像素子３２１にて虹彩像が結像される状態が第１の撮像モードであり、第２の分岐光学系によって第２の撮像素子３２２にて虹彩像が結像される状態が第２の撮像モードである。
【００７８】
上記のように、本実施の形態の撮像光学系３１では、第１および第２のレンズ群３１３、３１４が同じ構成であるので、第１および第２の分岐光路の合焦範囲７、８のずれは、撮像光学系３１内での第１の分岐光路と第２の分岐光路との長さの差分と等しくなる。そして、本実施の形態では、ハーフミラー３１１と第１のレンズ群３１３との間の距離およびミラー３１２と第２のレンズ群３１４との間の距離が等しいので、両分岐光路の長さの差分は、すなわちハーフミラー３１１とミラー３１２の間の距離である。
【００７９】
本実施の形態では、両分岐光路の長さの差分が、合焦範囲７、８の深さと等しくなるように撮像光学系３１を設計することにより、第１の撮像モードの合焦範囲と第２の撮像モードの合焦範囲とが重複することなく隣接し、拡大合焦範囲の全領域でいずれかの撮像モードによりピントが合うようにしている。
【００８０】
虹彩認証装置７０は、画像キャプチャ部７１、合焦判定部７２およびセレクタ７５を備えている。合焦判定部７２は、虹彩撮像カメラ装置３０の２つの画像処理部３３１、３３２の両方に接続されている。そして、合焦判定部７２は、画像処理部３３１、３３２の各々から出力された画像データの合焦度を算出して、合焦判定を行う機能を有している。合焦判定部７２は、算出された合焦度と合焦判定の結果を被写体距離判定部７３に出力する。また、合焦判定部７２は、合焦判定の結果をセレクタ７５に出力する機能を有する。
【００８１】
セレクタ７５も虹彩撮像カメラ装置３０の２つの画像処理部３３１、３３２の両方に接続されており、両画像処理部３３１、３３２から画像データが入力される。セレクタ７５は、合焦判定部７２から出力された合焦判定の結果に従って、ピントが合っている方の画像データを画像キャプチャ部７１に出力する機能を有している。画像キャプチャ部７１は、セレクタ７５によって選択されたピントの合った画像データを虹彩認証用の画像データとして取り込んで、虹彩認証処理部７７に出力する機能を有している。
【００８２】
虹彩認証装置７０は、被写体距離判定部７３、誘導ガイダンス部７４、総合判定処理部７５、虹彩認証処理部７７、虹彩データベース７８および認証結果出力部７９を備えているが、これらの構成は第１の実施の形態の虹彩認証装置６０と同様であるので、説明を省略する。
【００８３】
以上のように構成された虹彩撮像カメラ装置３について、図８を用いてその動作を説明する。まず、第１および第２の画像処理部３３１、３３２は、それぞれ合焦判定部７２に画像データを出力する。そして、合焦判定部７２は、まず、画像処理部３３１から出力された画像データ（第１の画像データ）の合焦度を算出し、合焦判定を行う（ステップＳ８１）。そして、合焦判定部７２での合焦判定の結果、合焦度がしきい値より高い、すなわち虹彩が第１の撮像モードの合焦範囲内にあるか否かを判断し（ステップＳ８２）、画像処理部３３１から出力された画像データがしきい値以上の合焦度を有するときには（ステップＳ８２にてＹＥＳ）、この第２の画像データを選択すべきであることを示す判定結果をセレクタ７５に出力する（ステップＳ８３）。
【００８４】
一方、ステップＳ８２の合焦判定にて画像データの合焦度がしきい値よりも低いとき、すなわち、第１の撮像モードの撮像でピントの合った虹彩画像が得られなかったときは（ステップＳ８２にてＮＯ）、第２の画像処理部３３２から出力された画像データ（第２の画像データ）の合焦度を算出する（ステップＳ８４）。そして、合焦判定部７２は、この画像データの合焦判定を行い（ステップＳ８５）、合焦度がしきい値以上であるときには（ステップＳ８５にてＹＥＳ）、この画像データを選択すべきであることを示す判定結果をセレクタ７５に出力する（ステップＳ８６）。
【００８５】
ステップＳ８３で第１の画像データが選択され、または、ステップＳ８６で第２の画像データが選択されると、画像キャプチャ部７１は、選択された画像データをセレクタ７５から取り込んで、虹彩認証処理部７７に出力する（ステップＳ９２）。虹彩認証処理部７７は、画像キャプチャ部７１より出力された画像データを用いて虹彩認証を行い（ステップＳ９３）、処理が終了する。
【００８６】
第１の画像データに加えて第２の画像データの合焦度もしきい値より低いとき、すなわち、虹彩が拡大合焦範囲内にないときは（ステップＳ８５にてＮＯ）、被写体距離判定部７３は、虹彩までの距離を判定し（ステップＳ８７）、判定された被写体までの距離が、拡大合焦範囲の最遠端より遠いか、あるいは拡大合焦範囲の最近端よりも近いかを判断する（ステップＳ８８）。
【００８７】
被写体距離判定部７３は、虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最近端より近いときは（ステップＳ８８にてＮＯ）、誘導ガイダンス部７４に遠ざけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部７４は、遠ざけ誘導信号に基づいて、遠ざけ誘導ランプを点灯させて、音声出力部より被撮像者に対して虹彩画像取得装置３０から遠ざかるように誘導するための音声案内を出力する（ステップＳ８９）。
【００８８】
虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最遠端より遠いときは（ステップＳ８８にてＹＥＳＯ）、被写体距離判定部７３は、誘導ガイダンス部７４に近づけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部７４は、近づけ誘導信号に基づいて、近づけ誘導ランプを点灯させて、音声出力部より被撮像者に対して虹彩画像取得装置３０に近づくように誘導するための音声案内を出力する（ステップＳ９０）。
【００８９】
ステップＳ８９またはステップＳ９０の次に、処理の開始から所定の制限時間が経過したかを判断する（ステップＳ９１）。そして、制限時間を未だ経過していない場合には（ステップＳ９１にてＮＯ）、ステップＳ８１に戻り、制限時間が経過したときには（ステップＳ９１にてＹＥＳ）、認証処理が行われずに処理が終了する。
【００９０】
このような本発明の第３の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置３によっても、第１の実施の形態と同様に、合焦度特性が異なる第１および第２の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、この判定された距離に基づいて、被撮像者を適切な位置に誘導できる。
【００９１】
さらに、虹彩画像取得装置３０は、第１の実施の形態と同様に、共通光軸上で互いにずれた合焦範囲を有しており、被写体である虹彩が第１および第２の合焦範囲のいずれかに位置すれば焦点の合った虹彩像が得られるので、オートフォーカス機能を備えない簡単な構成で、虹彩までの距離が広い範囲でピントの合った虹彩像が得られる。
【００９２】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置を図９に示す。本実施の形態の虹彩撮像カメラ装置４は、第３の実施の形態の変形例であり、虹彩画像取得装置４０の撮像光学系４１の構成が第３の実施の形態と異なっている。虹彩認証装置７０の構成は、第３の実施の形態と同様であるであるので説明を省略する。
【００９３】
本実施の形態の撮像光学系４１は、ハーフミラー４１１、第１のレンズ群４１２および第２のレンズ群４１３からなる。第１のレンズ群４１２および第２のレンズ群４１３は、互いの光軸が直交するように配置されている。ハーフミラー４１１は、両光軸の直交点に配置されており、被写体側からの入射光の一部を第２のレンズ群４１３に反射させる向きに保持されている。第１のレンズ群４１２および第２のレンズ群４１３は、光軸の直交点までの距離すなわちハーフミラー４１１までの距離が等しくなるように配置されている。
【００９４】
第１のレンズ群４１２と第２のレンズ群４１３は、それぞれの合焦範囲７、８までの距離が異なっており、第１のレンズ群４１２の合焦範囲７は、第２のレンズ群４１３の合焦範囲８よりも遠くにある。また、両レンズ群４１２、４１３は、合焦範囲の深さも異なっており、第１のレンズ群４１２の合焦範囲７は、第２のレンズ群４１３の合焦範囲８よりも浅い。さらに、両レンズ群４１２、４１３はその倍率も異なるが、第１の実施の形態と同様に、それぞれの合焦範囲の最遠端にある虹彩の虹彩像が、虹彩認証可能な最小の大きさよりも大きくなり、かつ、合焦範囲の最近端にある虹彩の虹彩像が、虹彩認証処理にて扱える最大の大きさよりも小さくなるように設定されている。
【００９５】
虹彩画像取得装置４０では、ハーフミラー４１１および第１のレンズ群４１２によって第１の分岐光学系が構成され、ハーフミラー４１１および第２のレンズ群４１３によって第２の分岐光学系が構成される。そして、ハーフミラー４１１の位置が両分岐光学系の光軸の分岐点となる。さらに、撮像光学系４１は、虹彩画像取得装置４０の外部に共通光軸を有している。
【００９６】
第１の撮像素子４２１および第２の撮像素子４２２は、投影された虹彩像を光電変換して電気信号を出力する固体撮像素子である。そして、第１の画像処理部４３１および第２の画像処理部４３２は、それぞれ第１の撮像素子４２１および第２の撮像素子４２２から出力された電気信号にＡ／Ｄ変換等の処理をして、画像データを生成する機能を有する。
【００９７】
虹彩画像取得装置４０も、第３の実施の形態と同様に、第１および第２の撮像モードを有し、それぞれの撮像モードで被写体である虹彩を撮像する。すなわち、第１の分岐光学系によって第１の撮像素子４２１にて虹彩像が結像される状態が第１の撮像モードであり、第２の分岐光学系によって第２の撮像素子４２２にて虹彩像が結像される状態が第２の撮像モードである。本実施の形態でも、第１の撮像モードと第２の撮像モードとでは、被写体である虹彩までの距離に応じた合焦度特性がずれており、虹彩画像取得装置４０は、虹彩までの距離に応じた合焦度特性が異なる複数の撮像モードを有している。
【００９８】
以上のように構成された虹彩撮像カメラ装置４は、第３の実施の形態と同様に動作する。
【００９９】
このような本発明の第４の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置４によっても、第１の実施の形態と同様に、合焦度特性が異なる第１および第２の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、この判定された距離に基づいて、被撮像者を適切な位置に誘導できる。
【０１００】
さらに、虹彩画像取得装置４０は、第１の実施の形態と同様に、共通光軸上で互いにずれた合焦範囲を有しており、被写体である虹彩が第１および第２の合焦範囲のいずれかに位置すれば焦点の合った虹彩像が得られるので、オートフォーカス機能を備えない簡単な構成で、虹彩までの距離が広い範囲でピントの合った虹彩像が得られる。
【０１０１】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置を図１０に示す。本実施の形態の虹彩画像取得装置５０は、撮像光学系５１、撮像素子５２、画像処理部５３を備えている。
【０１０２】
撮像光学系５１は、ハーフミラー５１１、ミラー５１２〜５１６、第１のレンズ群５１７および第２のレンズ群５１８からなる。第１のレンズ群５１７と第２のレンズ群５１８は、同じ構成であり、いずれも深さの合焦範囲を持った単焦点のレンズ群である。また、第１および第２のレンズ群５１７、５１８は、光軸が互いに平行になるように配置されている。
【０１０３】
ハーフミラー５１１は、第１のレンズ群５１７の光軸の延長線上に配置されており、被写体側からの入射光の一部を下方に反射させる向きに保持されている。撮像素子５２は、第１のレンズ群５１７にて結像された虹彩像が上部領域に投影されるように配置されている。ミラー５１２〜５１４は、ハーフミラー５１１にて反射した光が順に反射して第２のレンズ群５１８に入射するように配置されている。また、ミラー５１５、５１６は、第２のレンズ群５１８透過した光が順に反射して、第２のレンズ群５１８の光軸と平行な向きで撮像素子５２の下部領域に投射されるように配置されている。
【０１０４】
撮像素子５２は、撮像面上に投影された虹彩像を電気信号に変換する固体撮像素子からなる。画像処理部５３は、撮像素子５２から出力される電気信号に対してＡ／Ｄ変換等の処理を行い、虹彩像の画像データを生成する機能を有している。
【０１０５】
本実施の形態では、ハーフミラー５１１および第１のレンズ群５１７によって第１の分岐光学系が構成され、ハーフミラー５１１およびミラー５１２〜５１６および第２のレンズ群５１８によって第２の分岐光学系が構成されている。そして、ハーフミラー５１１の位置が両分岐光学系の光軸の分岐点となる。撮像光学系５１は、虹彩画像取得装置５０の外部に、共通光軸を有している。
【０１０６】
第１の分岐光学系は、共通光軸上に位置する虹彩からの光が、ハーフミラー５１１および第１のレンズ群５１７を通って、撮像素子５２の上部領域に到る第１の分岐光路を通るように構成されている。また、第２の分岐光学系は、共通光軸上に位置する虹彩からの光が、ハーフミラー５１１、ミラー５１２〜５１４、第２のレンズ群５１８およびミラー５１５、５１６を通って撮像素子５２の下部領域に到る第２の分岐光路を通るように構成されている。
【０１０７】
上記のように構成された虹彩画像取得装置５０は、第１および第２の撮像モードを有し、それぞれの撮像モードで被写体である虹彩を撮像する。すなわち、虹彩からの光が第１の分岐光路を通って、撮像素子５２にて虹彩像が結像される状態が第１の撮像モードであり、虹彩からの光が第２の分岐光路を通って撮像素子５２にて虹彩像が結像される状態が第２の撮像モードである。本実施の形態では、虹彩画像取得装置５０は、第１の撮像モードによる虹彩像の撮像と第２の撮像モードによる虹彩像の撮像を同時に行う。
【０１０８】
本実施の形態では、第１および第２の分岐光路の光路長の差分が、第１および第２の分岐光学系の合焦範囲の深さと等しくなるように撮像光学系５１を設計することにより、第１の撮像モードの合焦範囲と第２の撮像モードの合焦範囲とが重複することなく隣接し、拡大合焦範囲の全領域でいずれかの撮像モードによりピントが合うようにしている。
【０１０９】
図１１は、本実施の形態の虹彩画像取得装置５０にて取得される画像データを示す図である。上記のように、本実施の形態では、第１の撮像モードの合焦範囲７と第２の撮像モードの合焦範囲８とが連続して拡大合焦範囲が形成されているので、被写体である虹彩が、この拡大合焦範囲内にあるときは、画像データの上部領域および下部領域の一方でピントの合った虹彩像が得られ、他方の領域ではピントのボケた虹彩像が得られる。図１１の例では、被写体である虹彩が第１の撮像モードの合焦範囲７内に位置しているときに得られる画像データを示している。画像データの上部領域は、ピントの合った虹彩画像であり、下部領域はボケた虹彩画像である。
【０１１０】
図１０に戻って、本実施の形態の虹彩認証装置８０は、上部合焦度判定部８２１、下部合焦度判定部８２２、総合判定部８５および切出部８９を備えている。上部合焦判定部８２１および下部合焦判定部８２２は、画像キャプチャ部８１から出力された画像データを用いて、画像データ中の上部領域および下部領域の画像（上部虹彩画像および下部虹彩画像）の合焦度を算出して、被写体距離判定部８３に出力する機能を有している。上部合焦度判定部８２１および下部合焦度判定部８２２は、さらに、算出された合焦度と予め記憶されているしきい値とを比較することにより合焦判定を行い、合焦度判定の結果を被写体距離判定部８３および総合判定部８５に出力する機能を有している。
【０１１１】
被写体距離判定部８３は、上部合焦判定部８２１および下部合焦判定部８２２から、上部虹彩画像および下部虹彩画像の合焦度を受け、これらの合焦度の相違に基づいて被写体である虹彩までの距離を判定する機能を有している。被写体距離判定部８３は、さらに、虹彩までの距離の判定結果と上部合焦判定部８２１および下部合焦判定部８２２から出力された合焦判定の結果に基づいて、近づけ誘導信号、遠ざけ誘導信号、誘導不要信号または判定不能信号を誘導ガイダンス部８４に出力する機能を有している。これらの信号を出力するための虹彩は、第１の実施の形態と同様である。被写体距離判定部８３は、また、誘導ガイダンス部８４に誘導不要信号を出力するときには、総合判定部８５に対しても誘導不要信号を出力する。
【０１１２】
総合判定部８５は、被写体距離判定部８３から誘導不要信号を受けると、それに対応して、上部合焦判定部８２１および下部合焦判定部８２２から、合焦判定の結果を取り込む機能を有している。そして、総合判定部８５は、上部合焦判定部８２１で上部領域がピントの合った画像であると判断されたときは、切出部８６に上部切出信号を出力し、下部合焦判定部８２２で下部領域がピントの合った画像であると判断されたときは、切出部８６に下部切出信号を出力する機能を有している。なお、本実施の形態の虹彩画像取得装置５０では、上記のように、第１の撮像モードの合焦範囲７と第２の撮像モードの合焦範囲８とが重なることなく隣接しているので、上部領域と下部領域の両方でピントの合った画像が得られることはない。
【０１１３】
切出部８６は、上部切出信号または下部切出信号を受けると、それらの信号に従って、画像キャプチャ部８１から出力された画像データの上部領域または下部領域から虹彩画像を切り出して、虹彩認証用の画像データとして虹彩認証処理部８７に出力する機能を有している。
【０１１４】
虹彩認証装置８０は、誘導ガイダンス部８４、虹彩認証処理部８７、虹彩データベース８８および認証結果出力部８９を備えているが、これらの構成は第１の実施の形態の虹彩認証装置６０と同様であるので、説明を省略する。
【０１１５】
以上のように構成された虹彩撮像カメラ装置５について、図１２を用いてその動作を説明する。まず、画像キャプチャ部８１は、画像処理部５３から画像データを取り込んで、上部合焦度判定部８２１および下部合焦範囲判定部８２２に出力する（ステップＳ１２１）。そして、上部合焦判定部８２１および下部合焦判定部８２２は、画像データ中の上部虹彩画像および下部虹彩画像の合焦度を算出して、さらに、合焦判定を行い、算出された合焦度と合焦判定の結果を被写体距離判定部８３に出力する（ステップＳ１２２）。
【０１１６】
被写体距離判定部８３は、上部合焦判定部８２１および下部合焦判定部８２２にて算出された上部虹彩画像および下部虹彩画像の合焦度の相違に基づいて、虹彩までの距離を判定し（ステップＳ１２３）、上部合焦判定部８２１および下部合焦判定部８２２での合焦判定の結果に基づいて、虹彩までの距離が拡大合焦範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１２４）。虹彩が拡大合焦範囲内になければ（ステップＳ１２４にてＮＯ）、虹彩までの距離が、拡大合焦範囲の最遠端より遠いか、あるいは拡大合焦範囲の最近端よりも近いかを判断する（ステップＳ１２５）。
【０１１７】
被写体距離判定部８３は、虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最近端より近いときは（ステップＳ１２５にてＮＯ）、誘導ガイダンス部８４に遠ざけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部８４は、遠ざけ誘導信号に基づいて、遠ざけ誘導ランプを点灯させて、音声出力部より被撮像者に対して虹彩画像取得装置５０から遠ざかるように誘導するための音声案内を出力する（ステップＳ１２６）。
【０１１８】
虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最遠端より遠いときは（ステップＳ１２５にてＹＥＳ）、被写体距離判定部８３は、誘導ガイダンス部８４に近づけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部８４は、近づけ誘導信号に基づいて、近づけ誘導ランプを点灯させて、音声出力部より被撮像者に対して虹彩画像取得装置５０に近づくように誘導するための音声案内を出力する（ステップＳ１２７）。
【０１１９】
ステップＳ１２６またはステップＳ１２７の次に、処理の開始から所定の制限時間が経過したかを判断する（ステップＳ１２８）。そして、制限時間を未だ経過していない場合には（ステップＳ１２８にてＮＯ）、ステップＳ１２１に戻って、再度、虹彩画像取得装置５０で取得された画像データを取り込む。そして、ステップＳ１２２による合焦度の算出およびステップＳ１２３による被写体距離の判定を経て、ステップＳ１２４にて虹彩が拡大合焦範囲内であるか否かを判断する。被撮像者が、ステップＳ１２６またはステップＳ１２７での誘導に従って移動すると、被撮像者の虹彩は拡大合焦範囲内に入る。
【０１２０】
虹彩が拡大合焦範囲内にあると判断されると（ステップＳ１２４にてＹＥＳ）、総合判定部８５、切出部８６、虹彩認証処理部８７および虹彩データベース８８を用いて認証処理が行われ、認証結果出力部８９より認証結果信号が出力されて（ステップＳ１２９）、処理が終了する。また、虹彩が拡大合焦範囲内にあると判断されないまま、制限時間が経過したときには（ステップＳ１２８にてＹＥＳ）、認証処理が行われずに処理が終了する。
【０１２１】
なお、上記の例では、第１および第２の分岐光学系がそれぞれ第１および第２のレンズ群５１７、５１８を備え、両レンズ群にて結像された像を撮像素子５２に投影する構成としたが、本発明はこれに限られない。すなわち、第１および第２の分岐光学系に共通のレンズ群を設けて、ハーフミラー５１１を透過した光を共通のレンズ群の上部領域に入射させ、ハーフミラー５１１を反射して、ミラー５１２〜５１４を反射した光を共通のレンズ群の下部領域に入射させる構成としてもよい。共通のレンズ群の被写界深度が十分に広ければ、共通のレンズ群の後方に設けた撮像素子には、図１１に示されるように、上部領域に第１の分岐光路にて結像された虹彩像が投影され、下部領域に第２の分岐光路にて結像された虹彩像が投影される。
【０１２２】
このような本発明の第５の実施の形態の虹彩撮像カメラ装置５によっても、第１の実施の形態と同様に、虹彩までの距離に応じた合焦度特性が異なる第１および第２の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、この判定された距離に基づいて、被撮像者を適切な位置に誘導できる。
【０１２３】
さらに、虹彩画像取得装置５０は、第１の実施の形態と同様に、共通光軸上で互いにずれた合焦範囲を有しており、被写体である虹彩が第１および第２の合焦範囲のいずれかに位置すれば焦点の合った虹彩像が得られるので、オートフォーカス機能を備えない簡単な構成で、虹彩までの距離が広い範囲でピントの合った虹彩像が得られる。
【０１２４】
なお、以上の説明では、虹彩画像取得装置１０〜５０が、第１および第２の２つの撮像モードを有する例について説明したが、虹彩画像取得装置が３つ以上の撮像モードを有していてもよい。
【０１２５】
また、以上の説明では、本発明のカメラ装置が、虹彩認証のために人の虹彩を撮像するカメラ装置である例を説明したが、本発明のカメラ装置は、これに限られず、被写体を特に限定しない目的で用いられる一般的なカメラ装置であってもよい。
【０１２６】
さらに、以上の説明では、第１および第２のモードの合焦度特性が合焦範囲の深さ程度にずれていて、第１の撮像モードの合焦範囲と第２の撮像モードの合焦範囲が隣接している例を説明したが、本発明はこれに限られない。すなわち、複数の撮像モードごとに、被写体までの距離に応じた合焦度特性が異なっているのであれば、それらの撮像モードで撮像された画像の合焦度は異なっており、その合焦度の相違を用いれば、上記にて説明したようにして被写体までの距離を判定できる。したがって、第１の撮像モードの合焦範囲と第２の撮像モードの合焦範囲が隣接していなくても、被写体までの距離を判定できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
以上のように、本発明にかかるカメラ装置は、合焦度特性が異なる複数の撮像モードの各々で撮像された被写体画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、判定された距離を用いて合焦度の高い画像を撮像できるという効果を有し、虹彩認証のために虹彩を撮像する虹彩撮像カメラ装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における虹彩撮像カメラ装置の構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態における第１および第２の撮像モードの合焦度特性を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態における誘導ガイダンス部の構成図
【図４】本発明の第１の実施の形態における虹彩撮像カメラ装置の動作説明のためのフロー図
【図５】本発明の第２の実施の形態における虹彩撮像カメラ装置の構成図
【図６】本発明の第２の実施の形態における虹彩撮像カメラ装置の構成図
【図７】本発明の第３の実施の形態における虹彩撮像カメラ装置の構成図
【図８】本発明の第３の実施の形態における虹彩撮像カメラ装置の動作説明のためのフロー図
【図９】本発明の第４の実施の形態における虹彩撮像カメラ装置の構成図
【図１０】本発明の第５の実施の形態における虹彩撮像カメラ装置の構成図
【図１１】本発明の第５の実施の形態における虹彩画像取得装置にて生成される画像データを示す図
【図１２】本発明の第５の実施の形態における虹彩撮像カメラ装置の動作説明のためのフロー図
【符号の説明】
【０１２９】
１、２、３、４、５  虹彩撮像カメラ装置
７、８  合焦範囲
９  拡大合焦範囲
１０、２０、３０、４０、５０  虹彩画像取得装置
６０、７０、８０  虹彩認証装置
６３、７３、８３  被写体距離判定部
６４、７４、８４  誘導ガイダンス部
６２、７２  合焦判定
６４１  表示部
６４２  音声出力部
８２１  上部合焦判定部
８２２  下部合焦判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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